Teljes sugárzás - ez a közvetlen (vízszintes felületen) és a diffúz sugárzás összege:
A teljes sugárzás összetétele, vagyis a közvetlen és a diffúz sugárzás aránya a nap magasságától, a légkör átlátszóságától és a felhőzettől függően változik.
1. Napkelte előtt a teljes sugárzás teljes egészében, alacsony napmagasságon pedig főként szórt sugárzásból áll.
2. Minél átlátszóbb a légkör, annál kisebb a szórt sugárzás aránya a teljes sugárzásban.
3. A felhők alakjától, magasságától és számától függően a szórt sugárzás aránya változó mértékben növekszik. Ha a napot sűrű felhők borítják, a teljes sugárzás csak szórt sugárzásból áll. Az ilyen felhőknél a szórt sugárzás csak részben kompenzálja a közvetlen sugárzás csökkenését, így a felhők számának és sűrűségének növekedése átlagosan a teljes sugárzás csökkenésével jár együtt. De könnyű vagy vékony felhők esetén, amikor a nap teljesen nyitva van, vagy nem teljesen takarják el a felhők, a szórt sugárzás növekedése miatt a teljes sugárzás nagyobb lehet, mint a tiszta égbolton.
A napsugárzás visszaverődése a Föld felszínéről
A bármely felületre érkező teljes sugárzást az részben elnyeli, részben pedig visszaveri. Az adott felületről visszavert napsugárzás mennyiségének a beérkező teljes sugárzáshoz viszonyított arányát nevezzük fényvisszaverő vagy albedó: A=R K/Q
ahol Rк - visszavert sugárzási fluxus. Az albedót általában az egység töredékében vagy százalékban fejezik ki.
Albedo a Föld felszíne tulajdonságaitól és állapotától függ: szín, páratartalom, érdesség, növénytakaró jelenléte és jellege. A sötét és durva talajok kevésbé tükröződnek, mint a könnyű és sima talajok. A nedves talaj kevésbé tükröz, mint a száraz, mert sötétebb. Következésképpen a talajnedvesség növekedésével az általa elnyelt összes sugárzás aránya növekszik. Ez nagy hatással van például az öntözött táblák termikus állapotára.
Az újonnan hullott hó a legnagyobb fényvisszaverő képességgel rendelkezik. Egyes esetekben a hóalbedó eléri a 87%-ot, az Északi-sarkvidéken és az Antarktiszon pedig a 98%-ot is. A tömött, olvadt és jobban szennyezett hó sokkal kevésbé tükröződik vissza. A különböző talajok és növényzetek albedója viszonylag kevéssé változik.
A természetes felületek albedója napközben némileg változik, a legmagasabb albedó reggel és este figyelhető meg, nappal pedig kissé csökken. Ez azzal magyarázható, hogy a teljes sugárzás spektrális összetétele függ a nap magasságától, valamint ugyanazon felület eltérő hullámhosszúságú fényvisszaverő képessége. Alacsony napmagasságon a szórt sugárzás aránya a teljes sugárzáson belül megnő, és ez utóbbi erősebben verődik vissza a durva felületről, mint a közvetlen sugárzás.
A vízfelületek albedója átlagosan kisebb, mint a szárazföldek albedója. Ez azzal magyarázható, hogy a napsugarak sokkal mélyebben hatolnak be az átlátszó felső vízrétegekbe, mint a talajba. Vízben diszpergálódnak és felszívódnak. Ebben a tekintetben a víz albedóját befolyásolja a zavarosság mértéke: szennyezett és zavaros víz esetén az albedó észrevehetően megnő a vízhez képest. tiszta víz. A felhők fényvisszaverő képessége nagyon magas: átlagosan 80 körüli az albedójuk %.
Egy felület albedójának és a teljes sugárzásnak a ismeretében meg lehet határozni az adott felület által elnyelt rövidhullámú sugárzás mennyiségét. Az 1-A érték a rövidhullámú sugárzás abszorpciós együtthatóját jelenti egy adott felületen. Megmutatja, hogy az adott felületre érkező teljes sugárzás mekkora részét nyeli el.
A földfelszín és a felhők nagy területeinek albedóméréseit végzik mesterséges műholdak Föld. A felhők albedójára vonatkozó információk lehetővé teszik a függőleges kiterjedésük becslését, a tenger albedójának ismerete pedig a hullámmagasságok kiszámítását.
A Bouguer-képletből jól látható, hogy állandó légköri átlátszóság mellett a közvetlen napsugárzás intenzitása a légkör optikai tömegétől függ, i.e. végső soron a nap magasságától függ. Tehát napközben napsugárzás először gyorsan, majd lassan növekednie kell napkeltétől délig, és először lassan, majd gyorsan csökkennie kell déltől napnyugtáig .
De a légkör átlátszósága bizonyos határok között változik a nap folyamán. Ezért a sugárzás napi ingadozásának görbéje még egy teljesen felhőtlen napon is feltár némi szabálytalanságot. Az átlagos leletekben azonban az egyes napi görbék egyenetlenségei kisimulnak, a sugárzás egész napos változása egyenletesebben jelenik meg.
A déli sugárzási intenzitásbeli különbségek elsősorban a nap déli magasságának különbségeiből adódnak, amely télen alacsonyabb, mint nyáron. Minimális intenzitás in mérsékelt övi szélességi körök ah decemberre esik, amikor a nap magassága a legalacsonyabb. De a maximális intenzitás nem a nyári hónapokban, hanem a nyári hónapokban jelentkezik tavaszi Az a tény, hogy tavasszal a levegő a legkevésbé zavaros a páralecsapódástól és kevés a por. Nyáron megnő a por, és a légkör vízgőztartalma is megnő, ami némileg csökkenti a sugárzás intenzitását.
A sugárzási intenzitás maximális értékei nagyon keveset nőnek a csökkenéssel földrajzi szélesség, a nap magasságának növekedése ellenére. Ez a nedvességtartalom növekedésével, részben a déli szélességi körökben a levegő porszennyezésével magyarázható. Az Egyenlítőn a maximális sugárzási értékek nem haladják meg jelentősen a mérsékelt övi szélességi körök nyári maximumait. A szubtrópusi sivatagok (Szahara) száraz levegőjében viszont 1,58 cal/(cm2·min) értékeket figyeltek meg.
A tengerszint feletti magassággal a maximális sugárzási értékek nőnek a légkör optikai tömegének csökkenése miatt ugyanazon a napmagasságon. Minden 100-ért m A tengerszint feletti magasságban a sugárzás intenzitása a troposzférában 0,01-0,02 cal/(cm2 min) növekszik. Korábban már említettük, hogy a hegyekben megfigyelt sugárzási intenzitás maximális értéke eléri az 1,7 cal/(cm2 min) vagy még többet.
Intenzitás szórakozott sugárzás mértéke, a fentiek szerint egy egységre vonatkozóan vízszintes felülete is változik a nap folyamán.
Dél előtt növekszik, ahogy a nap magassága nő, és dél után csökken. Ez a légkör átlátszóságától is függ; ugyanakkor az átláthatóság csökkenése, i.e. a homályos részecskék számának növekedése a légkörben nem csökkenti, hanem növeli szórt sugárzás. Ezenkívül a szórt sugárzás a felhőzettől függően igen széles skálán mozog; A felhők által visszavert sugárzás is részben szórt, ezért a szórt sugárzás összintenzitása megnő. Ugyanezen okból a sugárzásnak a hótakaró általi visszaverődése növeli a szórt sugárzást.
A felhőtlen napokon a szórt sugárzás alacsony. Még magas napsütés mellett is, pl. nyáron délben intenzitása felhőzet hiányában nem haladja meg a 0,1 cal/(cm2·min), ezt a felhőzet 3-4-szeresére növeli.
A diffúz sugárzás így jelentősen kiegészítheti a közvetlen napsugárzást, különösen, ha alacsony a nap.
A szórt sugárzás nemcsak a földfelszín felmelegedését növeli. Ezenkívül növeli a megvilágítást a Föld felszínén. A teljes megvilágítás különösen jelentősen, néha akár 40%-kal is nő, ha olyan felhők vannak az égen, amelyek nem takarják el a napkorongot.
A Föld felszínére érkező összes napsugárzást, közvetlenül és szórva együtt, ún teljes sugárzás. A teljes sugárzás intenzitása alatt az energiájának percenkénti beáramlását értjük a vízszintes felület négyzetcentiméterére. kültériés nincs árnyékolva a közvetlen napfénytől. Így a teljes sugárzás intenzitása egyenlő
bűn h + én, (55)
Ahol én- a közvetlen sugárzás intenzitása, én - a szórt sugárzás intenzitása, h- a nap magassága.
A felhőtlen égbolt alatt a teljes sugárzás napi ingadozást mutat, dél körüli maximummal, éves ingadozást nyáron maximummal. A napkorongot nem fedő részleges felhőzet növeli a teljes sugárzást a felhőtlen égbolthoz képest; a teljes felhősödés éppen ellenkezőleg, csökkenti azt. Átlagosan a felhőzet csökkenti a teljes sugárzást. Ezért nyáron a délutáni összsugárzás átlagosan nagyobb, mint délután. Ugyanezen okból magasabb az első félévben, mint a másodikban.
A teljes sugárzás déli értékei a nyári hónapokban Moszkva közelében felhőtlen égbolt mellett átlagosan 1,12 cal/(cm2 min), napsütéssel és felhőkkel - 1,15, összefüggő felhőkkel - 0,37 cal/(cm2 min).
A földfelszínre esve a teljes sugárzás többnyire a felső, vékony talaj- vagy vízrétegben nyelődik el és hővé alakul, részben visszaverődik. A napsugárzás földfelszínről való visszaverődésének mértéke a felszín természetétől függ. A visszavert sugárzás mennyiségének és az adott felületen beeső teljes sugárzás mennyiségének arányát ún felszíni albedó. Ezt az arányt százalékban fejezzük ki.
Tehát a teljes sugárzás teljes fluxusából én bűn h+ én egy része visszaverődik a földfelszínről (én bűn h + én)A, Ahol A - felszíni albedó. A teljes sugárzás többi része (én bűn h + én) (1-A) elnyeli a földfelszín, és felmelegíti a talaj és a víz felső rétegeit. Ezt a részt elnyelt sugárzásnak nevezik .
A talajfelszín albedója általában 10 és 30% között van; nedves csernozjom esetében 5%-ra csökken, száraz világos homoknál 40%-ra emelkedhet. A talaj nedvességtartalmának növekedésével az albedó csökken. A növénytakaró albedója - erdők, rétek, szántók - 10-25% közé esik. Frissen hullott hó esetén az albedó 80-90%, a hosszan tartó hó esetében körülbelül 50% vagy alacsonyabb. A sima vízfelület albedója közvetlen sugárzás esetén néhány százaléktól magas napsütésben 70%-ig alacsony napsütésben; az izgalomtól is függ. Szórt sugárzás esetén a vízfelületek albedója 5-10%. A világóceánok felszínének albedója átlagosan 5-20%. A felhők felső felszínének albedója - néhány százaléktól 70-80%-ig, a felhőtakaró típusától és vastagságától függően; átlagosan 50-60%. A megadott számok a napsugárzás visszaverődésére vonatkoznak, nemcsak láthatóan, hanem annak teljes spektrumában. Ezenkívül a fotometriai eszközök csak látható sugárzás esetén mérik az albedót, amely természetesen kis mértékben eltérhet a teljes sugárzási fluxus albedójától.
A földfelszínről és a felhők felső felületéről visszavert sugárzás túlnyomó része a légkörön túl a világűrbe kerül. A szórt sugárzás egy része, körülbelül egyharmada a világűrbe is kikerül. Ennek az űrbe kikerülő, visszavert és szórt napsugárzásnak a légkörbe jutó teljes napsugárzáshoz viszonyított arányát a Föld planetáris albedójának nevezzük. A Föld albedója .
A Föld bolygóalbedóját 35-40%-ra becsülik; úgy tűnik, hogy közelebb van a 35%-hoz. A Föld bolygóalbedójának fő része a napsugárzás felhők általi visszaverődése.
Felhőtlen égbolt esetén a földfelszínt érő közvetlen napsugárzás (S) mennyisége a nap magasságától és átlátszóságától függ. A három szélességi zóna táblázata a felhőtlen égbolt alatti közvetlen sugárzás havi mennyiségeinek megoszlását mutatja (lehetséges mennyiségek) az évszakok és az év középső hónapjaira vonatkozó átlagértékek formájában.
A közvetlen sugárzás megnövekedett érkezése az ázsiai részre az e térségben tapasztalható légkör nagyobb átlátszóságának köszönhető. A közvetlen sugárzás magas értékei nyáron északi régiók Oroszországot a magas légköri átlátszóság és a hosszú nappali órák kombinációja magyarázza.
Csökkenti a közvetlen sugárzás beérkezését, és jelentősen megváltoztathatja annak napi és éves ciklusát. Átlagos felhős körülmények között azonban a csillagászati tényező az uralkodó, ezért a maximális közvetlen sugárzás a következő helyen figyelhető meg. legnagyobb magasságban nap.
Oroszország legtöbb kontinentális régiójában a tavaszi és nyári hónapokban a közvetlen sugárzás a délutáni órákban nagyobb, mint a délutáni órákban. Ennek oka a délutáni konvektív felhőzet kialakulása és a légköri átlátszóság csökkenése ebben a napszakban a délelőtti órákhoz képest. Télen az elõtti és délutáni sugárzási értékek aránya ellentétes - a dél elõtti közvetlen sugárzás értékei alacsonyabbak a délelõtti felhősödés maximuma és a nap második felében bekövetkezett csökkenése miatt. Az előtti és délutáni közvetlen sugárzási értékek közötti különbség elérheti a 25-35%-ot.
Az éves lefolyásban a maximális közvetlen sugárzás a területek kivételével június-júliusban jelentkezik Távol-Kelet, ahol májusra tolódik el, Primorye déli részén pedig szeptemberben másodlagos maximumot észlelnek.
A direkt sugárzás maximális havi mennyisége Oroszország területén a felhőtlen égbolt alatt lehetséges 45-65%-a, és még az európai rész déli részén is csak a 70%-át éri el. A minimális értékeket decemberben és januárban tartják be.
A közvetlen sugárzás hozzájárulása a tényleges felhős viszonyok között a teljes érkezéshez a nyári hónapokban éri el a maximumát, és átlagosan 50-60%. Kivétel a Primorsky Krai, ahol a közvetlen sugárzás legnagyobb része az őszi és téli hónapokban jelentkezik.
A közvetlen sugárzás átlagos (tényleges) felhőviszonyok melletti eloszlása Oroszország területén nagymértékben függ attól. Ez a sugárzás zónás eloszlásának észrevehető megzavarásához vezet az egyes hónapokban. Ez különösen tavasszal szembetűnő. Így áprilisban két maximum van - egy in déli régiókÉs Amur régió, a második - Jakutia és Kolima északkeleti részén, ami szintén a légkör nagy átlátszósága, a gyakori tiszta égbolt és a naphossz kombinációjának az eredménye.
A térképen látható adatok a tényleges felhőviszonyokra vonatkoznak.
Hálás lennék, ha megosztaná ezt a cikket a közösségi hálózatokon:
Webhelykeresés.
Ha a légkör a nap összes sugarát a Föld felszínére továbbítaná, akkor a Föld bármely pontjának éghajlata csak a földrajzi szélességtől függne. Ezt hitték az ókorban. Amikor azonban áthalad a napfény a föld légköre előfordul, mint már láttuk, gyengülésük az egyidejű abszorpciós és disszipációs folyamatok következtében. Vízcseppek és jégkristályok miből állnak a felhők.
A napsugárzásnak azt a részét, amely a légkör és a felhők szórása után éri el a Föld felszínét, az ún. szórt sugárzás. A napsugárzásnak azt a részét, amely szétszóródás nélkül áthalad a légkörön, nevezzükközvetlen sugárzás.
A sugárzást nemcsak a felhők, hanem a tiszta égbolton molekulák, gázok és porszemcsék is szórják. A direkt és szórt sugárzás aránya nagyon változó. Ha tiszta égbolt és függőleges napfény beesése mellett a szórt sugárzás aránya a közvetlen sugárzás 0,1%-a, akkor
Felhős égbolt alatt a szórt sugárzás nagyobb lehet, mint a közvetlen sugárzás.
A világ azon részein, ahol tiszta idő uralkodik, mint pl Közép-Ázsia, a földfelszín fő fűtési forrása a közvetlen napsugárzás. Ahol a felhős időjárás dominál, mint például a Szovjetunió európai területének északi és északnyugati részén, a diffúz napsugárzás jelentőssé válik. Az északon található Tikhaya-öböl csaknem másfélszer több szórt sugárzást kap, mint a közvetlen sugárzás (5. táblázat). Ezzel szemben Taskentben a diffúz sugárzás kevesebb, mint a közvetlen sugárzás 1/3-a. A közvetlen napsugárzás Jakutszkban nagyobb, mint Leningrádban. Ez azzal magyarázható, hogy Leningrádban több a felhős nap, és kevesebb a levegő átlátszósága.
A földfelszín albedója. A Föld felszíne képes visszaverni a rá eső sugarakat. Az elnyelt és visszavert sugárzás mennyisége a földfelszín tulajdonságaitól függ. A test felületéről visszavert sugárzási energia mennyiségének és a beeső sugárzó energiának az arányát nevezzük albedó. Az albedó a test felületének visszaverő képességét jellemzi. Amikor például azt mondják, hogy a frissen hullott hó albedója 80-85%, ez azt jelenti, hogy a hófelületre eső összes sugárzás 80-85%-a visszaverődik róla.
A hó és a jég albedója a tisztaságuktól függ. Az ipari városokban a különböző szennyeződések, elsősorban korom lerakódásának köszönhetően a hóra kisebb az albedó. Éppen ellenkezőleg, a sarkvidéki régiókban a hóalbedó néha eléri a 94%-ot. Mivel a hó albedója a legmagasabb a többi földfelszín albedójához képest, a földfelszín felmelegedése gyengén megy végbe hótakaró esetén. A füves növényzet és a homok albedója jóval alacsonyabb. A füves növényzet albedója 26%, a homoké 30%. Ez azt jelenti, hogy a fű elnyeli a napenergia 74% -át, és a homok - 70%. Az elnyelt sugárzást párolgásra, növénynövekedésre és fűtésre használják fel.
A víznek van a legnagyobb abszorpciós képessége. A tengerek és óceánok a felszínükre érkező napenergia mintegy 95%-át nyelték el, azaz a víz albedója 5%-a (9. ábra). Igaz, a víz albedója a napfény beesési szögétől függ (V.V. Shuleikin). Amikor a sugarak függőlegesen esnek, a sugárzásnak csak 2%-a verődik vissza a tiszta víz felszínéről, ha pedig alacsony a nap, akkor szinte az egész visszaverődik.
